面向接口編程詳解(二)——編程實(shí)例.doc

面向接口編程詳解（二）編程實(shí)例問題的提出 定義：現(xiàn)在我們要開發(fā)一個(gè)應(yīng)用，模擬移動存儲設(shè)備的讀寫，即計(jì)算機(jī)與U盤、MP3、移動硬盤等設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。上下文（環(huán)境）：已知要實(shí)現(xiàn)U盤、MP3播放器、移動硬盤三種移動存儲設(shè)備，要求計(jì)算機(jī)能同這三種設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并且以后可能會有新的第三方的移動存儲設(shè)備，所以計(jì)算機(jī)必須有擴(kuò)展性，能與目前未知而以后可能會出現(xiàn)的存儲設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。各個(gè)存儲設(shè)備間讀、寫的實(shí)現(xiàn)方法不同，U盤和移動硬盤只有這兩個(gè)方法，MP3Player還有一個(gè)PlayMusic方法。名詞定義：數(shù)據(jù)交換=讀，寫看到上面的問題，我想各位腦子中一定有了不少想法，這是個(gè)很好解決的問題，很多方案都能達(dá)到效果。下面，我列舉幾個(gè)典型的方案。解決方案列舉 方案一：分別定義FlashDisk、MP3Player、MobileHardDisk三個(gè)類，實(shí)現(xiàn)各自的Read和Write方法。然后在Computer類中實(shí)例化上述三個(gè)類，為每個(gè)類分別寫讀、寫方法。例如，為FlashDisk寫ReadFromFlashDisk、WriteToFlashDisk兩個(gè)方法?？偣擦鶄€(gè)方法。方案二：定義抽象類MobileStorage，在里面寫虛方法Read和Write，三個(gè)存儲設(shè)備繼承此抽象類，并重寫Read和Write方法。Computer類中包含一個(gè)類型為MobileStorage的成員變量，并為其編寫get/set器，這樣Computer中只需要兩個(gè)方法：ReadData和WriteData，并通過多態(tài)性實(shí)現(xiàn)不同移動設(shè)備的讀寫。方案三：與方案二基本相同，只是不定義抽象類，而是定義接口IMobileStorage，移動存儲器類實(shí)現(xiàn)此接口。Computer中通過依賴接口IMobileStorage實(shí)現(xiàn)多態(tài)性。方案四：定義接口IReadable和IWritable，兩個(gè)接口分別只包含Read和Write，然后定義接口IMobileStorage接口繼承自IReadable和IWritable，剩下的實(shí)現(xiàn)與方案三相同。下面，我們來分析一下以上四種方案：首先，方案一最直白，實(shí)現(xiàn)起來最簡單，但是它有一個(gè)致命的弱點(diǎn)：可擴(kuò)展性差?；蛘哒f，不符合“開放-關(guān)閉原則”（注：意為對擴(kuò)展開放，對修改關(guān)閉）。當(dāng)將來有了第三方擴(kuò)展移動存儲設(shè)備時(shí)，必須對Computer進(jìn)行修改。這就如在一個(gè)真實(shí)的計(jì)算機(jī)上，為每一種移動存儲設(shè)備實(shí)現(xiàn)一個(gè)不同的插口、并分別有各自的驅(qū)動程序。當(dāng)有了一種新的移動存儲設(shè)備后，我們就要將計(jì)算機(jī)大卸八塊，然后增加一個(gè)新的插口，在編寫一套針對此新設(shè)備的驅(qū)動程序。這種設(shè)計(jì)顯然不可取。此方案的另一個(gè)缺點(diǎn)在于，冗余代碼多。如果有100種移動存儲，那我們的Computer中豈不是要至少寫200個(gè)方法，這是不能接受的！我們再來看方案二和方案三，之所以將這兩個(gè)方案放在一起討論，是因?yàn)樗麄兓臼且粋€(gè)方案（從思想層面上來說），只不過實(shí)現(xiàn)手段不同，一個(gè)是使用了抽象類，一個(gè)是使用了接口，而且最終達(dá)到的目的應(yīng)該是一樣的。我們先來評價(jià)這種方案：首先它解決了代碼冗余的問題，因?yàn)榭梢詣討B(tài)替換移動設(shè)備，并且都實(shí)現(xiàn)了共同的接口，所以不管有多少種移動設(shè)備，只要一個(gè)Read方法和一個(gè)Write方法，多態(tài)性就幫我們解決問題了。而對第一個(gè)問題，由于可以運(yùn)行時(shí)動態(tài)替換，而不必將移動存儲類硬編碼在Computer中，所以有了新的第三方設(shè)備，完全可以替換進(jìn)去運(yùn)行。這就是所謂的“依賴接口，而不是依賴與具體類”，不信你看看，Computer類只有一個(gè)MobileStorage類型或IMobileStorage類型的成員變量，至于這個(gè)變量具體是什么類型，它并不知道，這取決于我們在運(yùn)行時(shí)給這個(gè)變量的賦值。如此一來，Computer和移動存儲器類的耦合度大大下降。那么這里該選抽象類還是接口呢？還記得第一篇文章我對抽象類和接口選擇的建議嗎？看動機(jī)。這里，我們的動機(jī)顯然是實(shí)現(xiàn)多態(tài)性而不是為了代碼復(fù)用，所以當(dāng)然要用接口。最后我們再來看一看方案四，它和方案三很類似，只是將“可讀”和“可寫”兩個(gè)規(guī)則分別抽象成了接口，然后讓IMobileStorage再繼承它們。這樣做，顯然進(jìn)一步提高了靈活性，但是，這有沒有設(shè)計(jì)過度的嫌疑呢？我的觀點(diǎn)是：這要看具體情況。如果我們的應(yīng)用中可能會出現(xiàn)一些類，這些類只實(shí)現(xiàn)讀方法或只實(shí)現(xiàn)寫方法，如只讀光盤，那么這樣做也是可以的。如果我們知道以后出現(xiàn)的東西都是能讀又能寫的，那這兩個(gè)接口就沒有必要了。其實(shí)如果將只讀設(shè)備的Write方法留空或拋出異常，也可以不要這兩個(gè)接口。總之一句話：理論是死的，人是活的，一切從現(xiàn)實(shí)需要來，防止設(shè)計(jì)不足，也要防止設(shè)計(jì)過度。在這里，我們姑且認(rèn)為以后的移動存儲都是能讀又能寫的，所以我們選方案三。實(shí)現(xiàn) 下面，我們要將解決方案加以實(shí)現(xiàn)。我選擇的語言是C#，但是在代碼中不會用到C#特有的性質(zhì)，所以使用其他語言的朋友一樣可以參考。首先編寫IMobileStorage接口：Code：IMobileStorage1namespaceInterfaceExample23publicinterfaceIMobileStorage45voidRead();/從自身讀數(shù)據(jù)6voidWrite();/將數(shù)據(jù)寫入自身78代碼比較簡單，只有兩個(gè)方法，沒什么好說的，接下來是三個(gè)移動存儲設(shè)備的具體實(shí)現(xiàn)代碼：U盤Code：FlashDisk1namespaceInterfaceExample23publicclassFlashDisk:IMobileStorage45publicvoidRead()67Console.WriteLine(ReadingfromFlashDisk);8Console.WriteLine(Readfinished!);91011publicvoidWrite()1213Console.WriteLine(WritingtoFlashDisk);14Console.WriteLine(Writefinished!);151617MP3Code：MP3Player1namespaceInterfaceExample23publicclassMP3Player:IMobileStorage45publicvoidRead()67Console.WriteLine(ReadingfromMP3Player);8Console.WriteLine(Readfinished!);91011publicvoidWrite()1213Console.WriteLine(WritingtoMP3Player);14Console.WriteLine(Writefinished!);151617publicvoidPlayMusic()1819Console.WriteLine(Musicisplaying);202122移動硬盤Code：MobileHardDisk1namespaceInterfaceExample23publicclassMobileHardDisk:IMobileStorage45publicvoidRead()67Console.WriteLine(ReadingfromMobileHardDisk);8Console.WriteLine(Readfinished!);91011publicvoidWrite()1213Console.WriteLine(WritingtoMobileHardDisk);14Console.WriteLine(Writefinished!);151617可以看到，它們都實(shí)現(xiàn)了IMobileStorage接口，并重寫了各自不同的Read和Write方法。下面，我們來寫Computer：Code：Computer1namespaceInterfaceExample23publicclassComputer45privateIMobileStorage_usbDrive;67publicIMobileStorageUsbDrive89get1011returnthis._usbDrive;1213set1415this._usbDrive=value;16171819publicComputer()20212223publicComputer(IMobileStorageusbDrive)2425this.UsbDrive=usbDrive;262728publicvoidReadData()2930this._usbDrive.Read();313233publicvoidWriteData()3435this._usbDrive.Write();363738其中的UsbDrive就是可替換的移動存儲設(shè)備，之所以用這個(gè)名字，是為了讓大家覺得直觀，就像我們平常使用電腦上的USB插口插拔設(shè)備一樣。OK！下面我們來測試我們的“電腦”和“移動存儲設(shè)備”是否工作正常。我是用的C#控制臺程序，具體代碼如下：Code：測試代碼1namespaceInterfaceExample23classProgram45staticvoidMain(stringargs)67Computercomputer=newComputer();8IMobileStoragemp3Player=newMP3Player();9IMobileStorageflashDisk=newFlashDisk();10IMobileStoragemobileHardDisk=newMobileHardDisk();1112Console.WriteLine(IinsertedmyMP3Playerintomycomputerandcopysomemusictoit:);13computer.UsbDrive=mp3Player;14computer.WriteData();15Console.WriteLine();1617Console.WriteLine(Well,Ialsowanttocopyagreatmovietomycomputerfromamobileharddisk:);18computer.UsbDrive=mobileHardDisk;19computer.ReadData();20Console.WriteLine();2122Console.WriteLine(OK!Ihavetoreadsomefilesfrommyflashdiskandcopyanotherfiletoit:);23computer.UsbDrive=flashDisk;24computer.ReadData();25computer.WriteData();26Console.ReadLine();272829現(xiàn)在編譯、運(yùn)行程序，如果沒有問題，將看到如下運(yùn)行結(jié)果：圖2.1 各種移動存儲設(shè)備測試結(jié)果好的，看來我們的系統(tǒng)工作良好。 后來 剛過了一個(gè)星期，就有人送來了新的移動存儲設(shè)備NewMobileStorage，讓我測試能不能用，我微微一笑，心想這不是小菜一碟，讓我們看看面向接口編程的威力吧！將測試程序修改成如下：Code：測試代碼1namespaceInterfaceExample23classProgram45staticvoidMain(stringargs)67Computercomputer=newComputer();8IMobileStoragenewMobileStorage=newNewMobileStorage();910Console.WriteLine(Now,Iamtestingthenewmobilestorage:);11computer.UsbDrive=newMobileStorage;12computer.ReadData();13computer.WriteData();14Console.ReadLine();151617編譯、運(yùn)行、看結(jié)果：哈哈，神奇吧，Computer一點(diǎn)都不用改動，就可以使新的設(shè)備正常運(yùn)行。這就是所謂“對擴(kuò)展開放，對修改關(guān)閉”。圖2.2 新設(shè)備擴(kuò)展測試結(jié)果又過了幾天，有人通知我說又有一個(gè)叫SuperStorage的移動設(shè)備要接到我們的Computer上，我心想來吧，管你是“超級存儲”還是“特級存儲”，我的“面向接口編程大法”把你們統(tǒng)統(tǒng)搞定。但是，當(dāng)設(shè)備真的送來，我傻眼了，開發(fā)這個(gè)新設(shè)備的團(tuán)隊(duì)沒有拿到我們的IMobileStorage接口，自然也沒有遵照這個(gè)約定。這個(gè)設(shè)備的讀、寫方法不叫Read和Write，而是叫rd和wt，這下完了不符合接口啊，插不上。但是，不要著急，我們回到現(xiàn)實(shí)來找找解決的辦法。我們一起想想：如果你的Computer上只有USB接口，而有人拿來一個(gè)PS/2的鼠標(biāo)要插上用，你該怎么辦？想起來了吧，是不是有一種叫“PS/2-USB”轉(zhuǎn)換器的東西？也叫適配器，可以進(jìn)行不同接口的轉(zhuǎn)換。對了！程序中也有轉(zhuǎn)換器。這里，我要引入一個(gè)設(shè)計(jì)模式，叫“Adapter”。它的作用就如現(xiàn)實(shí)中的適配器一樣，把接口不一致的兩個(gè)插件接合起來。由于本篇不是講設(shè)計(jì)模式的，而且Adapter設(shè)計(jì)模式很好理解，所以我就不細(xì)講了，先來看我設(shè)計(jì)的類圖吧：如圖所示，雖然SuperStorage沒有實(shí)現(xiàn)IMobileStorage，但我們定義了一個(gè)實(shí)現(xiàn)IMobileStorage的SuperStorageAdapter，它聚合了一個(gè)SuperStorage，并將rd和wt適配為Read和Write，SuperStorageAdapter圖2.3 Adapter模式應(yīng)用示意具體代碼如下：Code：SuperStorageAdapter1namespaceInterfaceExample23publicclassSuperStorageAdapter:IMobileStorage45privateSuperStorage_superStorage;67publicSuperStorageSuperStorage89get1011returnthis._superStorage;1213set1415this._superStorage=value;16171819publicvoidRead()2021this._superStorage.rd();222324publicvoidWrite()2526this._s